噪聲條件下二語輔音感知中的區(qū)別特征信息傳遞研究

龔 箭，周衛(wèi)京，紀曉麗

（江蘇科技大學外國語學院，江蘇鎮(zhèn)江 212003）

噪聲條件下二語輔音感知中的區(qū)別特征信息傳遞研究

龔 箭，周衛(wèi)京，紀曉麗

（江蘇科技大學外國語學院，江蘇鎮(zhèn)江 212003）

由一組中國英語學習者和一組英語母語者參加的在不同類型噪聲條件下對英語輔音進行感知的實驗結果顯示，中英被試在發(fā)音位置、發(fā)音方法、發(fā)聲特征以及咝聲特征等區(qū)別特征上的信息傳遞均有差別，體現(xiàn)了二者在噪聲條件下的輔音感知中區(qū)別特征運用策略的不同。由上述分析可知，母語對中國學習者英語輔音感知會產(chǎn)生影響，因而在英語教學中應加強對學習者運用音位間關鍵區(qū)別特征的顯性指導。

二語習得；輔音感知；噪聲感知；區(qū)別特征；信息傳遞

言語（speech）是人類語言（language）的口頭表達形式，是人們最為有效的交流方式之一。二語習得研究一個重要方面就是對二語語音習得的研究。在語音學和音系學中，音位（包括元音和輔音等）屬于音段信息，是可以用以區(qū)分詞義的最小語音單位。對于學習者來說，二語音段的習得并非易事，而對音段的正確感知、理解及產(chǎn)出是保證言語交流高效、無歧義的重要前提。因此，如何有效提高學習者二語音段習得能力是二語語音習得的核心內容之一。傳統(tǒng)的基于對比分析的二語語音習得研究方法［1］，是通過客觀對比二語和母語音位系統(tǒng)的異同來預測和解釋學習者在二語音段習得中遇到的困難，但忽略了學習者個體的知覺心理對習得的影響。以知覺同化模型（Perceptual Assimilation Model）［2］、言語學習模式（Speech Learning Model）［3］和母語磁吸模型（Native Language Magnet）［4］為代表的新一代二語語音習得理論模型，將感知心理學引入二語語音習得研究，強調感知實驗數(shù)據(jù)在研究中重要的解釋和指導作用，從認知心理的角度對二語語音習得機制進行探究。近十多年來，噪聲條件下的二語語音感知研究成為了國際上的研究熱點［5］。許多證據(jù)表明，母語者和二語學習者的感知表現(xiàn)在噪聲條件下會拉開顯著差距［6］，因而研究人員希望通過對比母語者與二語學習者在不同類型噪聲條件下的語音感知表現(xiàn)，探索二者在更深層次上感知線索應用策略的不同，有針對性地改進二語教學策略與方法。本文介紹的這一實驗研究，正是通過采用噪聲條件下的語音感知實驗，對比母語者和二語學習者在音段感知中對音位區(qū)別特征的運用情況，并希望以此對二語教學方法的改進提供有益啟示。

一、研究背景與研究目的

在某一種語言中，總是存在一系列呈現(xiàn)出對立關系的不同的音位范疇。不同音位之間的對立關系體現(xiàn)在聲學、發(fā)音以及聽感等特征上的不同。這些特征是對音位進行分析、研究最基本的音系結構特征，是人們感知、聽辨對立音位時所依賴的最為關鍵的線索（cue），被稱之為區(qū)別性特征（distinctive feature）［7］。

為研究噪聲條件下人對各種語音區(qū)別特征的感知，Miller和Nicely開創(chuàng)性地將信息理論引入語音感知實驗數(shù)據(jù)處理中，并提出了語音區(qū)別特征的信息傳遞分析（transmitted information analysis）方法，用以考察區(qū)別特征在噪聲中的傳遞“存活”情況，從感知的角度探討各種區(qū)別特征在噪聲中的可靠程度［8］。Miller和Nicely在對英語母語者不同噪聲水平下的英語輔音感知情況進行分析后發(fā)現(xiàn)，發(fā)聲特征（voicing）一般比發(fā)音位置特征（place of articulation）有更高的信息傳遞百分比。對英語母語者來說，這意味著發(fā)聲特征是一種在噪聲條件下更為可靠的區(qū)別特征。Cooke等人將信息傳遞分析引入二語噪聲感知研究中，對8種歐洲語言母語者在能量遮蔽型和信息遮蔽型等噪聲中對二語英語輔音感知情況進行了分析［9］。然而，與Miller和Nicely的研究結果不同，Cooke等人發(fā)現(xiàn)對于二語學習者和英語母語者來說，發(fā)聲特征在各種形態(tài)的噪聲中均為最不可靠的區(qū)別特征。兩個研究獲得不同結果的原因還不明確，或許是與具體實驗方法和實驗條件在細節(jié)上的不同有關［9］。這也正是值得后續(xù)研究的問題之一。

噪聲中的語音感知研究在國外已開展多年，而此類研究在國內還不多見［10］。從文獻資料上看，國內外還未有針對中國學習者二語英語噪聲感知的區(qū)別特征信息傳遞研究。因此，筆者研究的主要目的就是要從區(qū)別特征信息傳遞的角度，考察中國二語英語學習者與英語母語者在能量遮蔽型和信息遮蔽型等不同噪聲條件下對英語輔音的若干主要音位區(qū)別特征的運用情況，對比其異同，探討漢語普通話語音系統(tǒng)對二語英語學習者英語輔音感知尤其是噪聲中感知所產(chǎn)生的影響。

二、研究方法

信息傳遞分析是基于語音聽辨感知混淆矩陣的。筆者采用多范疇強制選擇感知實驗方法，分別獲取英語母語者和中國二語英語學習者對23個英語輔音在不同噪聲條件下的感知混淆矩陣。

（一）被試

英國謝菲爾德大學的12名女性中國留學生及18名男性中國留學生（平均年齡23．5歲）有償參與了本實驗（以下簡稱中國被試）。他們分別來自北京、天津以及河北等省市，普通話流利，無已知聽力問題，已在英國居住10至12個月，雅思成績6．0以上。三名被試因故未完成所有測試項目而被排除在結果分析之外。實驗對照組（以下簡稱英國被試）為12名謝菲爾德大學英國籍學生。

（二）語音刺激準備

實驗采用元音－輔音－元音（VCV）形式的無意義音節(jié)（例如／aba／）作為語音刺激，均來自Shannon等人所錄制的一個美國英語輔音語料庫［11］。實驗語音刺激所涉及的輔音包括／b、p、t、d、k、ɡ、t∫、d?、f、v、θ、e、s、z、∫、?、h、m、n、l、r、j、w／23個英語輔音。為消除協(xié)同發(fā)音（coarticulation）的影響，語音刺激的元音上下文均采用／a／［12］。每個輔音都包括10個不同的、時長均約為1秒的刺激，分別來自5位男性和5位女性說話人。實驗所用的230個語音刺激首先被執(zhí)行能量標準化處理，即標準化至相同的Root Mean Square，即RMS（均方根）能量以及縮減采樣處理（縮減至25k Hz）等預處理。之后，兩種分屬信息遮蔽和能量遮蔽類型的背景噪聲，即英語競爭語音（Engl ish Competing Speech，以下簡稱ECS）和言語形態(tài)噪聲（Speech Shaped Noise，以下簡稱SSN）［12］，被分別加入到這些語音刺激中，信噪比（SNR）均為0dB（具體處理參數(shù)見［13］）。原始的無噪聲語音刺激（以下簡稱Clean）集合與分別混有兩種不同噪聲的語音刺激集合在一起構成實驗所用的三個不同噪聲條件的語音刺激集合。

（三）實驗過程

中英被試者分別單獨在安靜的房間中完成各感知測試。實驗通過一臺筆記本計算機使用定制的MATLAB軟件完成語音刺激的播放與響應數(shù)據(jù)的采集。在測試中，被試者通過頭戴耳機收聽語音刺激，并對所聽到的語音刺激中的輔音進行類別判斷，再通過鼠標點擊計算機屏幕上顯示的一個按鈕陣列作出選擇。每個按鈕上均有對應的由英文字母、單詞或詞組組成的代表某個英文輔音的標識。當選擇結束，下一個刺激將被自動播放，被試者需要再次進行聽辨、判斷并點擊鼠標作出選擇，如此循環(huán)直至測試結束。所有被試均首先完成對無噪聲刺激集合（Clean）的識別，然后分別完成對混有英語競爭語音（ECS）和言語形態(tài)噪聲（SSN）的噪聲刺激集合的識別。兩個噪聲刺激集合出現(xiàn)的先后順序隨機。

三、實驗結果和分析

（一）總體情況

圖1顯示了中英被試者對23個英語輔音的總體平均識別情況。由圖1可見，噪聲對中英被試者都產(chǎn)生了不利影響，且SSN噪聲的影響比ECS噪聲更大。中國被試者在Clean、ECS和SSN等三種條件下與英國被試者的識別率均差距明顯。統(tǒng)計分析也確認了這一結果：以噪聲條件為組內變量、本族語別為組間變量的重復測量方差分析顯示，噪聲條件的主效應顯著［F（2，74）＝414.69，p＜0．001，η2p＝0.92］，母語語別的主效應也顯著［F（1，37）＝48.22，p＜0.001，η2p＝0.57］。方差分析同時也顯示，噪聲條件與母語語別的交互作用不顯著［F（2，74）＝0.52，p＝0.60，η2p＝0.01］。也就是說，中英被試者之間識別率差距的大小在三種條件下變化不大，這一點從圖1上也清晰可見。

圖1 中英被試者在無噪聲（Clean）、英語競爭語音噪聲（ECS）以及言語形態(tài)噪聲（SSN）等三種條件下對英語輔音的總體平均正確識別率

（二）信息傳遞分析

在Miller和Nicely的語音區(qū)別特征信息傳遞分析中，原始的無噪聲語音刺激被視為輸入信息，在加入噪聲信號后，經(jīng)過聽者感知系統(tǒng)的處理，聽者的聽辨選擇結果被視為輸出信息，不同的語音區(qū)別特征被視為不同的信息輸入、輸出信道。通過計算輸入、輸出信道的互信息，得到輸入、輸出信道的相對信息熵，以其作為各區(qū)別特征在噪聲中傳遞存活并為聽者感知的一個量度，也即信息傳遞值（具體計算方法參見［14］）。本文參考Cooke等人的研究［9］，對包括發(fā)聲特征（voicing）、發(fā)音位置（place）、發(fā)音方法（manner）和嘶聲特征（sibilant）等四種區(qū)別特征的信息傳遞情況進行分析。區(qū)別特征與各輔音的對應關系如表1所示，計算所得各區(qū)別特征的信息傳遞值如表2所示。

表2結果顯示，英國被試者在三種條件下各區(qū)別特征的信息傳遞值均高于中國被試者，這與圖1所示英國被試者在各噪聲條件下的總體識別率均高于中國被試者相對應。從表3可知中英被試者信息傳遞值之間的差距，二者在發(fā)音方法、發(fā)音位置和發(fā)聲特征等三個區(qū)別特征上的信息傳遞值差距在三種噪聲條件下各有升降，但幅度均不大。最大的變化來自于咝聲特征，中英被試者之間的信息傳遞值差距在SSN中減小了0．18。然而，從各區(qū)別特征的總體平均值來看，中英被試者在ECS條件下的差距幾乎不變，在SSN中僅小幅減小了約0．05，這也符合圖1中所示中英被試者的總體識別率差別在三種噪聲條件下基本保持穩(wěn)定的結論。

表1 英語輔音與各區(qū)別特征的對應關系

表2 中英被試者在三種噪聲條件下各區(qū)別特征的信息傳遞值

表3 中英被試者在三種噪聲條件下各區(qū)別特征的信息傳遞值的差值

再看信息傳遞值的排序情況，對英國被試者來說，各特征的信息傳遞值排序在三種條件下保持不變：嘶聲特征在噪聲中的信息傳遞值明顯高于其他特征，而發(fā)聲特征則是在噪聲中傳遞效果最差的特征，雖然與發(fā)音位置和發(fā)音方法等特征的差別不大。對中國被試者來說，情況則有所不同：在ECS條件下，發(fā)聲特征和發(fā)音方法是傳遞值最高的特征，而嘶聲特征則是信息傳遞值最低的特征；在SSN條件下，嘶聲特征的信息傳遞值有所上升，成為傳遞效果最好的特征，而發(fā)音位置成為傳遞效果最差的特征，但實際上這四種特征在SSN條件下的信息傳遞值均較低且差別并不大。總起來說，中英被試者信息傳遞情況的最大區(qū)別就在于嘶聲特征。

四、討 論

本文對中英被試者在不同類型噪聲條件下英語輔音感知中的區(qū)別特征信息傳遞情況進行了實驗研究。結果表明，英國被試者在安靜和噪聲條件下的總體感知表現(xiàn)均顯著優(yōu)于中國被試者，且各區(qū)別特征的信息傳遞值也高于中國被試者，體現(xiàn)出了母語者的感知優(yōu)勢。進一步分析表明，除咝聲特征外，中英被試者在發(fā)音方法、發(fā)音位置和發(fā)聲特征等區(qū)別特征上的信息傳遞值差異在安靜和噪聲條件下的變化不大，對應于母語者在噪聲中感知優(yōu)勢的穩(wěn)定性，與Cooke等人的實驗結果相一致［9］。

區(qū)別特征信息傳遞值反映了區(qū)別特征在各噪聲條件下的“存活”情況，也就是為聽者所正確運用的情況。本文結果顯示，中英被試者在各噪聲條件下的區(qū)別特征信息傳遞值排序情況有所不同，且英國被試者的排序保持不變，這反映出中英被試者對各區(qū)別特征的運用策略不同，且英國被試者的運用策略更為穩(wěn)定。實際上，區(qū)別特征運用策略的不同也反映出母語對二語語音感知的影響，例如本文中英被試者之間差別最大的便是對咝聲特征的運用。與英國被試者較高的咝聲特征信息傳遞值相比，中國被試者的咝聲特征信息傳遞值較低，然而咝聲特征并不是漢語普通話中的關鍵區(qū)別特征。

針對咝聲特征作進一步考察可知，擁有咝聲特征的是那些發(fā)音時舌部將氣流導向閉合著的上下齒間產(chǎn)生類似于“咝”樣聲音的塞擦音和擦音。在本文中所涉及的11個英語塞擦音和擦音中，6個具有咝聲特征，5個不具有咝聲特征。嚴格來說，咝聲特征并不是英語輔音間最為關鍵的區(qū)別特征，然而在特定條件下，如在噪聲條件下，由于咝聲特征擁有更多的高頻能量，因而在如SSN這樣的能量遮蔽型噪聲中的存活度較高［9］。當其他關鍵區(qū)別特征被噪聲遮蔽后，利用咝聲特征進行輔音聽辨變得更為可靠。英國被試者較高的咝聲特征信息傳遞值表明，對于英語母語者來說，更為豐富的母語噪聲感知經(jīng)驗使得他們能夠在噪聲中調整自己的感知策略，轉而關注咝聲特征這一更為可靠的感知線索。反觀中國被試者，在漢語普通話中的11個塞擦音和擦音中，有9個具有咝聲特征，而只有2個擦音不具有咝聲特征。這樣的比例顯示，相對英語來說，漢語普通話中咝聲特征更具統(tǒng)治地位，因而可以推斷中國被試者相對于英國被試者而言更缺乏在不利條件下應用以是否具有咝聲特征來進行輔音聽辨的經(jīng)驗。實際上，本文的實驗結果也顯示中國被試者在噪聲中比英國被試者有著更多的／s－θ／及／z－e／混淆，而是否具有咝聲特征正是這兩對輔音之間重要的區(qū)別特征。然而，中國被試者在SSN噪聲這一最為不利條件下的咝聲特征信息傳遞值出現(xiàn)上升，這也表明他們對咝聲特征還是具有一定敏銳度的，如能在教學中對他們進行更多的顯性指導，應能提高他們在噪聲中對涉及咝聲特征的輔音的感知能力。當然，本文結果所顯示的中英被試者咝聲特征信息傳遞值差距在SSN條件下出現(xiàn)一定程度的縮小，也體現(xiàn)出了SSN這一能量遮蔽型噪聲對咝聲特征這一聲學特征產(chǎn)生的遮蔽效應同樣會對英語母語者的感知帶來嚴重影響。

Cooke等人的研究顯示，發(fā)聲特征是所有特征中信息傳遞值最低的特征，且對所有8種歐洲語言母語者來說均是如此［7］。在本研究中，英國被試者的結果與Cooke等人的結果一致，發(fā)聲特征為噪聲中信息傳遞最差的特征。然而對中國被試者來說，噪聲條件下信息傳遞最差的特征并非發(fā)聲特征，而是發(fā)音位置特征，甚至在安靜條件下亦如此，造成中英被試者之間這種差異的原因還不清楚。然而一個事實是，發(fā)聲特征在漢語普通話中并非音位間的關鍵區(qū)別特征。在Cooke等人所研究的8種歐洲語言中，大多數(shù)都以發(fā)聲特征作為某些對立音位間的關鍵區(qū)別特征，這或許是中英被試者之間差異的原因之一。對中英被試者之間發(fā)聲特征的信息傳遞值產(chǎn)生差異的內在原因與機制的研究也是今后研究工作的重要方向。

通過對中國英語學習者和英語母語者在不同類型噪聲條件下英語輔音感知中的區(qū)別特征信息傳遞情況的研究與分析，本文得出了以下幾個主要結論：第一，中英被試者在不同噪聲條件下對各區(qū)別特征的運用策略不同，因而導致二者聽辨、感知表現(xiàn)的不同；第二，漢語普通話中某些區(qū)別特征的缺乏，如咝聲特征和發(fā)聲特征的缺乏，影響了中國學習者在不利條件下有效運用這些特征進行英語語音感知、聽辨的能力；第三，要提高學生英語語音感知能力，就必須加強他們對英語關鍵音位區(qū)別特征的運用能力。這種能力的有效提高，不能單純依賴增加輸入頻次以及學生自我學習的“悟性”，而需要廣大英語教師加強對學生進行英語關鍵音位區(qū)別特征的顯性指導。這也要求廣大英語教師首先必須補充完善自身的語音學專業(yè)知識。

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（責任編輯：楊奕）

Transmitted Information Analysis on Distinctive Features for Chinese listeners′Perception of English Consonants in Noise

GONGJian，ZHOUWeijing，JIXiaoli
（School of Foreign Languages，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenj iang Jiangsu 212003，China）

Atransmitted information analysis on distinctive phonetic features was carried out in the current study，based on the data collected fro m an experiment of Chinese listeners′perception of English consonants in noise conditions．The results showed that the transmitted information on features such as place，manner，voicing and sibilant were all different between Chinese English learners and native English listeners，indicating different strategies of using these features in perceptual tasks in noise between the two listener groups．The native language influence on Chinese learners′English consonant perception was also discussed，and this paper suggests that，to im prove Chinese learners′perceptual performance in adverse conditions，m ore explicit instructions on the key distinctive features between English phoneme categories should be given during the teaching process．

second language acquisition；consonant perception；perception in noise；distinctive features；transmitted information

H017文獻標示碼：A

1673－0453（2015）03－0031－06

2015－07－30

國家社會科學基金項目“基于平行語料庫的英漢韻律結構對比研究：語音、詞匯、句法的交互”（11BYY008）；江蘇省社會科學基金青年項目“二語英語語音感知和產(chǎn)出的實驗研究”（14 YYC001）

龔箭（1979—），男，湖南雙峰人，江蘇科技大學講師，博士，主要從事實驗語音學、語音感知、二語習得和計算機語音信號處理研究。